P2P技术的应用领域及潜在问题探索

　　摘 要：
　　作为一种新兴技术，P2P(Peer to Peer)技术因能充分利用网络资源和网络带宽等诸多优点而受到广泛关注。作者结合参与的相关课题研究工作，在调研国内外相关研究的基础上，归纳介绍了对等网技术的应用领域及研究现状、潜在的典型问题，以期能给对等网的研究人员提供借鉴和帮助。
　　
　　关键字：对等联网，实时通信，共享，协同，潜在问题
　　
　　1 引言
　　
　　P2P即Peer to Peer, 技术上称为对等联网[1] ,它是一种新的通信模式，是目前流行于国际计算机网络技术研究领域的一个热点。事实上，我i们所处的真实生活是 P2P的环境，人们可以和其他人直接地交流。科学技术将我们带到了网络空间，在网络空间我们也希望能够按照原来的 P2P 方式交流沟通。所以P2P在加强网络上人的交流、文件交换、分布计算等方面是大有前途。
　　
　　P2P对等网络打破了传统C/S模式，消除了“中间商”。P2P可以使用户直接连接到其它的计算机上交换文件，而不像过去那样连接到服务器去浏览与下载。在P2P 技术的推动下，互联网的存储模式将由现在的“内容位于中心”模式转变为“内容位于边缘”模式。P2P改变了Internet现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”,并把权力交还给用户。P2P 技术弱化了服务器的作用，甚至取消服务器，任意2台PC互为服务器，同时又是客户机，即对等。P2P的目标就是把控制权重新还到用户手中去。人们通过P2P可以共享硬盘上的文件、文件夹甚至整个硬盘。所有人都能共享他们认为最有价值的东西，这将使互联网上信息的价值得到极大的提升。
　　
　　2 P2P 技术的应用领域
　　
　　P2P给互联网的分布、共享精神带来了无限遐想。由于P2P模式所具有的技术特点，许多计算机公司和研究部门都认为该技术蕴含巨大的商业和技术潜在价值，并从不同的角度应用和研究该技术。目前主要的研究包括实时消息传输[1]、管理和共享信息、协同工作、分布式服务 。此外在智能代理、网络游戏、基于Internet的文件存储系统、基于Internet的操作系统领域也有所研究。还有对P2P开发平台的研究及P2P安全框架的构建。　　
　　
　　1.1实时消息传输
　　
　　虽然互联网上最为重要的应用程序是Web发布和浏览，但在P2P中，最为重要的应用程序是实时消息传输（Instant Messaging, IM）[2]，从某种意义上说，由于版权的限制，即时通信应用将超过文件共享应用，成为P2P的第一大应用[3]。
　　
　　所谓即时通信，指的是诸如 OICQ、ICQ 等被称为在线聊天的软件。在即时通信领域，AOL和微软、Yahoo 之间一直竞争比较激烈，国内仍是OICQ一家的天下。与IRC（Internet Relay Chatting-Internet在线聊天系统）、BBS或 WEB 聊天室比较，P2P的即时通信软件不仅可以随时知晓对方在线与否，而且交流双方的通讯完全是点对点进行，不依赖服务器的性能和网络带宽。尽管目前的即时通信技术一般都具有中心服务器，但中心服务器仅是用来控制着用户的认证信息等基本信息，并且帮助完成节点之间的初始互联工作。
　　
　　Jabber[4]是一个开放源码的实时通信平台，Jabber提出了一个在不兼容的各种实时通信平台之间进行消息交换的协议，这种协议包含在一个采用XML表示的路由协议中。
　　
　　1.2 管理和共享信息
　　
　　这一类P2P 服务的目的是通过网络将对计算机资源的管理和共享分布到一个对等节点组中。这类服务包含了如下一些更小的子类服务：
　　
　　1） 文件共享与交换文件共享与交换的需求直接引发了P2P 技术热潮。在传统的WEB 方式中，要实现文件交换需要服务器的大力参与，通过将文件上传到某个特定的网站，用户再到某个网站搜索需要的文件，然后下载，这种方式的不便之处不言而喻。其他文件共享与交换方式如电子邮件，虽方便了个人间文件传递问题，却没法解决大范围的交换。可以说，Napster 的MP3 交换直接引发了网络的P2P 技术革命，对等网软件Napster 抓住人们对MP3 喜欢的需求，一出现即受到广大用户的欢迎和关注。
　　
　　P2P技术革命。P2P方式与传统方式相比，最大的区别在于用户不是从其他网站的服务器搜索和下载资源，而是从任何一个在线网友的计算机中直接下载，当然，其他网站的服务器也可看作一个对等点，真正实现个人计算机与服务器平起平坐。文件交换的需求很自然地延伸到信息交换，例如在线拍卖被赋予新的形式，人们不必到拍卖网站登记要卖的商品，在个人计算机的硬盘上建个商店就可以了。由此还可以延伸，就是一切中介网站都可被替代[5]。
　　
　　2） 资源共享文件共享应用程序，比如Gnutella 和Freenet，形成了特定的对等节点域。这些应用程序不需要中心化的管理或控制机制就能实现文件共享。资源共享应用程序是一种分布式的，这种计算形式将通过动态方式利用连接到网络的对等节点中的计算能力来处理一些过去只能由超级计算机才能处理的任务。
　　
　　资源共享利用整个网络中闲散的内存和磁盘空间，将大型的计算工作分散到多台计算机上共同完成，这样可以有效地增加数据的可靠性和传输速度。OceanStore是其中比较突出的系统[6]。OceanStore旨在实现能提供全球分布式的、持续稳定的数据存储。在OceanStore系统中， 用户计算机上的每一个文件都被分配一个全球惟一标识(GUID)，然后由软件将文件分割成许多微小的片断进行加密，存储在全球ISP拥有的众多Web服务器中。OceanStore对文件片断进行加密，使得只有在用户端才能看到文件的明文，服务器上看到的只是加了密的密文，有效地保证了文件的安全性。
　　
　　3） 分布式搜索引擎搜索引擎是目前人们在网络中搜索信息的主要工具，目前的搜索引擎如：Google、天网等都是集中式搜索。这种搜索模式往往有一个机群在互联网上盲目读取信息，然后按照某种算法根据关键字将信息保存在一个海量数据库内，当用户提交搜索请求时，实际上是在海量数据库内进行搜索。这种机制虽然能尽快获得搜索结果，但不能保证搜索范围的深度和结果的时效性。　　
　　
　　P2P技术使用户能够深度搜索文档，而且这种搜索无需通过WEB服务器，也可以不受信息文档格式和宿主设备的限制，可达到传统目录式搜索引擎无可比拟的深度。这使对等网技术成为当前的一个热点技术，如：著名的搜索引擎公司google宣称要采用 P2P 技术来改进其搜索引擎，一家名为infarsearch的新建公司也因为开发P2P技术的搜索引擎而获得了一笔巨额风险投资。
　　
　　1.3协同工作
　　
　　协同工作是指多个用户之间利用网络中的协同计算平台互相协同来共同完成计算任务，共享各种各样的信息资源等。公司机构的日益分散，使得如何给员工和客户提供轻松、方便的消息和协作的工具变得日益重要。网络的出现，使协同工作成为可能。但传统的 WEB实现方式给服务器带来了极大的负担，造成了昂贵的成本支出。P2P技术的出现，使得互联网上任意两台PC 都可建立实时联系并实现了一个安全、共享的虚拟空间，人们可以进行各种各样的活动，这些活动可同时进行，也可交互进行。因此，基于P2P技术的协同工作受到了极大的重视。
　　
　　Lotous公司的传世人组织开发的Groove[7]是目前最著名的P2P协同应用软。Groove采用中间传递服务器来实现P2P的多播，采用XML表示路由协议，多个不同的Group之间不仅仅可以共享文件、聊天信息还可以共享各种应用程序。另外，Engenia Software，Inc.、eZ、Ineterbind等都是协同工作的典型应用。
　　
　　1.4其他应用
　　
　　除了上述几个典型领域，P2P在很多其他领域的作用逐渐被发掘。例如智能代理、网络游戏、基于Internet的文件存储系统、基于Internet的操作系统领域也有所研究。还有对P2P开发平台的研究及P2P安全框架的构建。
　　
　　2 P2P潜在的典型问题
　　
　　虽然P2P是一片充满盈利希望的热土，但多数投资者面对P2P的诱惑却踌躇不前，除了P2P盈利模式上处在无法严整的摸索过程外，P2P本身也存在着许多值得思考及克服的问题，择要介绍如下。
　　
　　2.1版权问题
　　
　　如果人们大肆在网上利用P2P的文件交换功能的话，的确给个人带来了很多的便利，需要什么软件或者文件都可以直接用P2P软件索取，但是由此带来的版权问题的确非常令人头痛。就像Napster的出现冲击着唱片公司的利益一样，Napster险些被联邦法院强令关闭，直到今天依然因深陷版权官司的沼泽而吉凶未卜。尽管美国长篇协会等一些组织在寻找一种新的方式来保护知识产权，但是，每一个提供文件共享服务的P2P公司都不得不认真审视P2P网络面临的版权问题。
　　
　　2.2管理问题
　　
　　P2P网络的精髓在于其“乌托邦”式的管理方式，这种方式给了用户更多的自由，但是这也陷入了“无政府主义”的困境[8]。可以预见的是，缺乏管理的P2P网络将成为病毒，色情内容及非法交易的温床，而许多打算通过P2P网络开展电子商务的公司却由于版权问题，付费问题，流量计算，商品价值的验证等诸多困难而暂时做出了放弃的选择；另一方面，由于P2P网络用户众多，当某个用户搜索时，在大量搜索结果中除了少量有用信息外，大多均属垃圾信息，在缺乏统一管理的情况下，P2P网络很难对搜索结果进行排序，用户将不可避免地陷入垃圾信息的包围之中。
　　
　　2.3安全问题
　　
　　安全问题是一直伴随着互联网发展的一个重要问题，安全问题包括很多相关问题，如应该防止他人非法获取系统的控制权、增加恶意信息等，同时系统应能保证系统中信息资源的正确性。在对等网中同样面临着巨大的安全问题的挑战[2]。P2P系统需要考虑和解决在没有中心节点的情况下，如何提供身份认证、授权以及数据信息的安全存储、数字签名、加密、安全传输等技术实现方式；对等网对过量存储负载、Dos攻击等攻击行为的防护问题；病毒和特洛伊木马在对等网中的泛滥等问题。
　　
　　当用户使用对等网软件时，他们与外部人员会同时共享本地或互联网上的可访问资源。一个使用者很可能由于其客户端配置不当，而造成公司核心数据的暴露，也可能故意将这些机密信息公布出来，以获得意外之财或是蓄意报复。
　　
　　对等网应用软件自身也会存在一些安全缺陷，给攻击者提供了使计算机崩溃或接近机密信息的机会，如：Freenet 提供的是基于P2P的分布式“匿名”文件存储服务，它在文件的检索以及可扩展性方面还很不完善。Gnutella提供基于P2P的分布式的文件共享服务，在进行搜索的过程中所采用的消息前递算法使得消息总数量是指数增长的，存在着Flooding的问题[9]。当然安全方面的隐患不止于此。
　　
　　2.4标准问题
　　
　　Intel试图领导P2P的未来，而对等计算的主要用途之一是充分挖掘连接在网络上的亿万个PC的处理能力和存储能力已处理一些需要大型机，甚至超级计算机才能担纲的任务，这将进一步刺激PC产业的发展，对Intel来说，诱惑来自市场空间的极大拓展。可惜事情的进展并未遂愿。在其组织的P2P工作组首次会议上，IBM、Sun、HP这样的IT巨头，即一些初创公司，没有人将Intel视作权威，反而被指责组织无方，并呼吁P2P工作组应参照IETF(Internet工程任务组)的管理模式SUN公司甚至主张基于Java和Jini语言的应用开发。利益分歧导致开发标准的难以统一。
　　
　　2.5其他问题
　　
　　除此之外,P2P的发展还遭遇很多其他的不良因素。例如，网络带宽问题将面临严峻的考验，面对各种各样的操作系统、网络技术和平台的互操作性问题，需要高效的拓扑一致性信息维护机制以及大量分散节点中的资源定位。
　　
　　3 总结
　　
　　P2P技术的兴起使得人们从实时消息传输、文件共享、资源共享、分布式检索、协同工作、智能代理、网络游戏、基于Internet的文件存储系统、基于Internet的操作系统领域，还有对P2P开发平台的研究及P2P安全框架的构建等领域来应用该技术，同时为了能够充分的发挥其技术优势需要解决与该技术相关的一些潜在的典型问题，诸如版权问题、管理问题、安全问题、标准问题等。文中对这些应用领域以及这些典型问题分别进行了讨论。